利用二氧化碳固化技术制备绿色混凝土材料和制品

CO_2捕获与封存技术因其有效降低温室气体排放而备受关注。文章总结了近期在CO_2养护混凝土、CO_2表面处理砂浆和CO_2强化再生骨料等方面的研究工作。CO_2养护混凝土是基于在有水环境中CO_2可与水泥颗粒之间发生一系列化学反应。利用CO_2技术制备绿色建筑混凝土制品,具有养护周期短,力学性能和耐久性能优异等特点。CO_2养护混凝土的力学性能与蒸养相当,且具有更优异的体积稳定性。CO_2表面处理有效提高了砂浆1d的抗压强度,并降低砂浆吸水率和氯离子系数。与未经强化再生骨料制备的砂浆相比,CO_2强化处理改善了再生骨料物理性能,提高了再生骨料砂浆的抗压强度,降低了再生骨料砂浆的吸水率和氯离子系数。     

C3S2低碳节能水泥研究

针对传统硅酸盐水泥生产中存在的高废气排放和高能耗两个问题,阐述了一种以3CaCO3·2SiO2(简称C3S2)为主矿物的低钙水泥熟料组成、碳化硬化过程、力学性能,分析其节能减排效果.与传统硅酸盐水泥相比,该水泥的煅烧温度低约200℃、力学性能优良、对原料品质要求低,特别是对MgO含量无限量要求.该低钙水泥具有低CO2排放量,且碳化硬化过程耗用大量CO2,同时由于低钙且其熟料自粉化,因此具有低碳排放和节能特点.     

铝酸三钙和碳酸钙对硅酸盐水泥早期力学强度及凝结时间的协同作用研究

本文研究了协同掺加铝酸三钙(C₃A)和碳酸钙(CaCO₃)对硅酸盐水泥早期水化及硬化性能的影响。用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等技术分析水化产物及显微结构。结果表明,协同掺加C₃A和CaCO₃会显著提高硅酸盐水泥的早期力学强度。当硅酸盐水泥中掺加15%(质量分数,下同)的C₃A,并对应掺加5.6%的CaCO₃时,其3 d、7 d、14 d抗压强度较参比样分别提高了28.8%、55.7%、26.8%。微观分析指出,协同掺加C₃A和CaCO₃,促进了水泥水化早期碳铝酸钙的生成,是提高水泥砂浆早期强度的主要原因。     

新型低碳胶凝材料制备及CO2养护钙基建筑材料的研究进展

综述硅钙石低碳胶凝材料的制备过程,进而介绍CO₂养护硅钙石胶凝材料、钢渣及混凝土的碳化硬化反应机理,分析养护过程的关键因素,并对低碳、吸碳水泥及CO₂养护技术的未来发展进行展望。     

压蒸条件下钢渣的碳化过程

将钢渣压制成一定形状的试块,分别在60℃、90℃及120℃下采用CO_2对试块进行了碳化处理。对碳化后试块的质量、体积、抗压强度的变化进行了测试。采用X射线能谱仪(XRD)、热重-差热分析仪(TG-DSC)分析了碳化过程中的物相变化。用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化后产物的微观形貌。研究结果表明,在60℃、90℃、120℃碳化温度下碳化7d后,试块的质量分别增加15.30%、17.48%、23.84%;试块的体积分别增加5.9%、6.5%、11.44%;试块的抗压强度分别达到32.87 MPa、39.62 MPa、42.38 MPa。钢渣碳化后产物主要为CaCO_3。从碳化后试块的力学强度和节能两方面综合考虑,碳化的最佳温度为90℃。     

矿渣碳化硬化过程的研究

将矿渣压制成2 ×2 ×2 cm3的立方体试块,分别在30 ℃、60℃、90℃、120℃条件下于CO2气氛中碳化.对碳化试块的质量、抗压强度变化进行了测定.采用X射线衍射仪(XRD)、热重-差热分析仪(TG-DSC)分析了碳化过程中的物相变化.用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化后产物的微观形貌.结果表明,矿渣试块的抗压强度及质量变化均随碳化温度的增加而增加,且随碳化龄期的延长而增加.矿渣在90℃条件下碳化6h的抗压强度达41.2 MPa,质量增加9.9％,在此条件下1 kg矿渣可固化储存99 g的CO2.矿渣的碳化产物主要为CaCO3,未生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2.结果表明了矿渣在固碳的同时亦能硬化形成良好力学强度的块体材料,这是“以废治废”的良好途径.     

水固比对Ca_3Si_2O_7矿物碳化的影响

以Ca_3Si_2O_7(C_3S_2)矿物和CO2为反应物,以水为反应介质,研究了不同水固比条件下C_3S_2的碳化过程,测定了碳化过程中的质量、体积及抗压强度变化,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、同步热分析仪(TG-DSC)等测试手段,研究不同水固比条件下试样的物相与形貌变化,结果表明水固比显著影响C_3S_2的碳化速率,研究发现最佳掺水量为14%,在此条件下C_3S_2矿物碳化3d的增重率为13.5%、抗压强度为33.6 MPa。